[發明專利]模塊化電動機驅動系統和方法

有效

• 申請號: 201310452724.5
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103929099A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 斯科特·邁爾斯;譚德祥;丹尼爾·約瑟夫·米德爾施泰特;阿爾弗雷德·大衛·巴塞特;許詩勇
• 申請（專利權）人: 洛克威爾自動控制亞太業務中心有限公司
• 主分類號: H02P5/46
• 分類號: H02P5/46
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 杜誠;賈萌

技術領域

本發明一般地涉及用于為電動機提供電力的驅動系統，尤其涉及一種被設計并且適于控制具有各種尺寸和額定功率的電動機的模塊化驅動系統。

背景技術

在工業中存在無數的用于各種類型的電動機的應用。在許多應用中，感應電動機被驅動以旋轉負載，諸如泵、風扇和傳送機，僅舉幾個例子。可以類似地驅動其它類型的電動機。盡管負載貫穿其壽命會要求均勻的速度和轉矩，但是許多應用需要更加靈活的控制。也就是說，在電動機工作中的不同階段可能需要以不同的速度并且用不同的轉矩來驅動電動機。為適應這種需要，開發了使得能夠輸出具有變化且可控頻率的波形的可變速度電動機驅動器，以能夠相應地改變被驅動的電動機的速度。類似地，開發了用于以受控的方式等來軟啟動電動機、啟動和停止電動機的設備。現在，這種電動機驅動器遍及工業應用、商業應用、航運應用、材料處理應用以及其它應用而普遍存在。

通常，電動機驅動器被設計為在一定條件下為一定范圍的負載提供良好的使用壽命。可以將驅動器設計在能夠被編程和連線的單個封裝件周圍以接收輸入功率同時向電動機輸出經調節的功率。這種封裝的產品通常包括功率調節電路，該功率調節電路在將直流功率再轉換成受控頻率交流輸出前接收交流電流（AC）輸入，并且將交流輸入轉換成直流（DC）形式。還可以提供各種操作員接口和編程平臺以及聯網能力。

在這種產品中出現的一個具體的挑戰是用于各種電動機尺寸、為了方便編程、為了共享編程和控制參數等的設計。將多數這種產品設計成為特定尺寸的電動機（通常以功率輸出或框架尺寸進行評定）提供電力，用戶必須為待被提供電力的具體的電動機選擇合適的產品并對合適的產品進行編程。用于對驅動器中的電力電子器件進行控制的所有電路通常包括在單個封裝件中。手工地進行編程，或者通過與連接到單一封裝件的配置計算機或網絡進行接口的接口進行編程。然而，該產品范例具有如下的缺點：驅動器的安裝和配置有限制、在驅動器之間的控制平臺的相對低效的使用、驅動器在試運行時編程的不可訪問性，或者，相反地，由于駐留的網絡連接而導致的從外部源訪問驅動器的風險。

因此，需要可以響應于這種缺點的用于驅動電動機的改進的技術。

發明內容

本發明提供為響應于這些需要而設計的電動機驅動系統和方法。根據本發明的各方面，一種電動機驅動系統包括：電力組件，該電力組件包括電力電子開關和驅動器電路，該電力電子開關能夠被控制以將受控頻率交流電力提供給電動機，該驅動器電路被配置為將門驅動信號施加給電力電子開關。該系統還包括控制組件，該控制組件與電力組件可分離，但是被物理地配置為附接到電力組件并且在被附接時與電力組件形成電氣連接，該控制組件包括用戶接口和控制電路，該控制電路在工作時將控制信號施加給驅動器電路以控制電力電子開關。

根據本發明的其它方面，一種電動機驅動系統包括控制組件，該控制組件與電力組件可分離，但是被物理地配置為附接到電力組件并且該控制組件在被附接時與電力組件形成電氣連接。該控制組件包括用戶接口和控制電路，該控制電路在工作時將控制信號施加給電力組件中的驅動電路，以控制電力電子開關將受控頻率交流電力提供給電動機。

本發明還提供了一種電動機驅動方法，包括將電力組件連接到電動機，該電力組件包括電力電子開關和驅動器電路，該電力電子開關可被控制以將受控頻率交流電力提供給電動機，該驅動器電路被配置為將門驅動信號施加給電力電子開關。然后，將經編程的控制組件附接到電力組件以與電力組件形成電氣連接，該控制組件包括用戶接口和控制電路，該控制電路在工作時將控制信號施加給驅動器電路以控制電力電子開關。

附圖說明

當參考附圖來閱讀下面詳細的描述時，本發明的這些特征、方面和優點以及其它特征、方面和優點將變得更好理解，貫穿所有附圖，相同的附圖標記表示的相同的部分，其中：

圖1是根據本技術的方面的示例性電動機驅動系統的立體圖；

圖2是控制組件從電力組件移除的圖1的系統的相似的立體圖；

圖3是控制組件和電力組件的示出了內部的插入式連接器的立體圖，該插入式連接器用于使控制組件和電力組件配合并且用于在控制組件和電力組件之間交換信號；

圖4是同一控制組件可以如何與具有不同額定功率的不同的電力組件一起使用的示例性說明；

圖5是包含在電力組件和控制組件中的某功能電路的圖示；

圖6和圖6A至圖6F示出了用于將控制組件移除并將該控制組件連接到用于編程的配置站的當前預期的技術；